教学材料《模具CADCAM》-2

典型案例通过绘制图2-1所示的手机造型模型，进一步训练曲面造型能力。本实例通过掌握“拉伸”、“边倒圆”、“扫掠曲面”、“裁剪曲面”、“缝合”、“裁剪体”、“抽取几何体”、“投影曲线”、“抽取曲线”和“通过曲线组”等功能来创建较复杂曲面模型，完成本模型的建模。返回知识要点学习2.1扫掠曲面“扫掠”是通过截面曲线和引导曲线建立曲面。截面曲线和引导曲线可以是曲线和实体边界等，其生成特征与曲线串相关联，当曲线串编辑修改后，特征会自动更新。选择“插入”→“扫掠”→“扫掠”命令，弹出“扫掠”对话框，如图2-2所示。【固定】:截面线路以固定方向沿引导线串移动，形成简单平行或平移。【面的法向】:局部坐标系的第二个轴和沿引导线的各个点处的某个基面的法向矢量一致，用来约束截面线串和基面的关系。下一页返回知识要点学习【矢量方向】:截面线串在沿引导线串扫描过程中，第二轴始终与指定的矢量方向一致。【另一条曲线】:使用另一条曲线与引导线串上相应的点来获得第二个轴，注意曲线不可与引导线串相交。

【一个点】:适用于三边扫描，即截面线串的一个端点占据一个固定的位置，另一个端点沿着引导线滑行。【强制方向】:沿着引导线串扫掠截面线串时，让用户把截面的方向固定在一个矢量上。若引导线串存在小曲率半径，这种方式可防止曲面自相交。上一页下一页返回知识要点学习【恒定】:输入一个比例因子，它沿着整个引导线串保持不变。【倒圆功能】:在指定的起始比例因子和终止因子之间允许线性的或三次的比例，这些指定的起始比例因子和终止因子对应于引导线串的起点和终点。【另一条曲线】:类似于方向控制中的另一个曲线，但是此处在任意给定点的比例是以引导线串和其他曲线或实边之间的距离长度为基础的。【一个点】:与另一条曲线相同，只是使用点而不是曲线。【面积规律】:用规律子功能控制扫掠体的交叉截面的面积。【周长规律】:用规律子功能控制扫掠体的交叉截面的周长。上一页下一页返回知识要点学习2.2修剪片体在曲面设计中，创建的曲面往往大于实际模型的曲面，在此基础上利用“修剪的片体”功能把曲面裁剪成与模型曲面一致的尺寸。单击“插入”→“修剪”→“修剪片体”按钮，弹出“修剪的片体”对话框，如图2-3所示。【选择片体】:选择目标曲面作为要修剪的曲面。用于选择目标曲面的光标位置，同时也指定了一个用于指定区域的区域点。【选择对象】:选择作为修剪边界的对象，该对象可以是面、边、曲线和基准平面。【允许目标边缘作为工具对象】:选中该复选框可将目标片体的边过滤出来，作为修剪对象。上一页下一页返回知识要点学习【垂直于面】:定义投影方向为沿着面的法向方向。如果定义投影方向的对象发生更改，则得到修剪的曲面体会随之更新;否则，投影方向是固定的。【垂直于曲线平面】:将投影方向定义为垂直于边界曲线所在的平面。【沿矢量】:将投影方向定义为沿矢量方向。如果选择XC轴、YC轴或ZC轴作为投影方向，则当更改工作坐标系(WCS)时，投影方向将随着改变。【选择区域】:完成选择目标曲面体、投影方向和修剪对象后，可以选择要保持和舍弃哪些区域。选定的区域与修剪对象相关联。【保持】:当修剪曲面时，保持选定的区域。【舍弃】:当修剪曲面时，舍弃选定的区域。上一页下一页返回知识要点学习2.3抽取该选项是指使用一个或多个现有实体的边和表面生成直线、圆弧、二次曲线和样条等几何体。大多数抽取曲线是非关联的，但一也可选择创建关联的等斜度曲线或阴影轮廓曲线。单击“插入”→“来自体的曲线”→“抽取”按钮，弹出“抽取曲线”对话框，如图2-4所示。【边曲线】:通过选择实体或片体边缘抽取曲线。【完全在工作视图中】:当前实体或片体在工作视图中能看见的边缘均可抽取曲线，在模具设计中常用于抽取分型线。【等斜度曲线】:通过设置实体的拔模斜度，确定抽取的曲线。上一页下一页返回知识要点学习2.4通过曲线组该命令是指通过一系列轮廓曲线建立曲面或实体。轮廓曲线又叫截面线串。截面线串可以是曲线、实体边界或实体表面等几何体。其生成特征与截面线串相关联，当截面线串编辑修改后，特征会自动更新。选择“插入”→“网格曲面”→“通过曲线组”按钮，弹出“通过曲线组”对话框，如图2-5所示。1.截面【选择曲线或点】:最多可选择150个截面线串。点只能用于“第一个”截面或“结束”截面。上一页下一页返回知识要点学习【反向】:反转各个截面的方向。为了生成最光顺的曲面，所有截面线串都必须指向相同的方向。【指定原始曲线】:选择封闭曲线环时，允许用户更改原点曲线。【添加新集】:将当前截面添加到模型中并创建一个新的截面。还可以在选择截面时，通过按鼠标中键来添加新集。【列表】:向模型中添加线串集时，列出这些线串集。可以通过重排序或删除线串来修改截面线串集。2.连续性“连续性”选项组如图2-6所示。上一页下一页返回知识要点学习3.对齐“对齐”通过定义如何沿截面线串隔开新曲面的等参数曲线来控制曲面的形状，如图2-7所示。【参数】:沿截面线串以相等的圆弧长参数间隔隔开等参数曲线连接点。【圆弧长】:沿定义的曲线以相等的圆弧长间隔隔开等参数曲线连接点。【根据点】:在不同形状的截面线串之间对齐点。系统沿截面方向放置对齐点和其对齐线。可以添加、删除和移动这些点，以保留尖角或细化曲面形状。上一页下一页返回知识要点学习4.偷出曲面选项“输出曲面选项”如图2-8所示。【补片类型】:通过选择“补片类型”，可以控制v向(垂直于线串)的补片是单个还是多个。如果选择“单个”，则v向的阶次将由线串数确定，阶次比选择的线串数小1。【垂直于终止截面】:使输出曲面垂直于两个终止截面。2.5通过曲线网格“通过曲线网格”是通过主曲线和交叉曲线建立曲面。这些曲线串可以是曲线和实体边界等。其生成特征与曲线串相关联，当曲线串编辑修改后，特征会自动更新。上一页下一页返回知识要点学习选择“插入”→“网格曲面”→“通过曲线网格”按钮，如图2-9所示。【选择曲线或点】:选择曲线串或点。【反向】:反转各个曲线串的方向。【指定原始曲线】:选择封闭曲线环时，允许用户更改原点曲线。【添加新集】:将当前曲线添加到模型中并创建一个新的曲线。还可以在选择曲线时，通过单击鼠标中键来添加新集。【列表】:向模型中添加线串集时，列出这些线串集。可以通过重排序或删除线串来修改截面线串集。上一页下一页返回知识要点学习【选择面】:分别选择一个或多个面作为约束曲面，在第一主线串和最后主线串处与创建的“通过曲线网格”曲面保持相应的连续性，指定生成的体通过主线串或交叉线串，或者这两个线串的平均线串。此选项只在主线串和交叉线串不相交时才使用。【着重】:两者皆是:主线串和交叉线串有同样的效果。主要:主线串更有影响。横向:交叉线串更有影响。【构造】:正常:使用标准步骤建立曲线曲面。与其他“构造”的选项相比，使用此选项将以更多数目的补片来创建体或曲面。样条点:允许用户通过为输入曲线使用点和这些点处的斜率值来创建体。对于此选项，选择的曲线必须是有相同数目定义点的单根B曲线。简单:建立尽可能简单的曲线网格曲面。带有约束的简单曲面尽可能避免插入额外的数学成分，从而减少曲率的突然变化。简单曲面还使曲面中的补片数和边界杂质最小化。上一页下一页返回知识要点学习【重新构造】:通过重新定义主曲线和交叉曲线的阶次和段数，构造一个高质量的曲面。尽管这些线串可能表示一种希望的形状，但是如果它们的结点位置很糟糕，或者这些线串之间的阶次不同，则输出曲面可能比所需的复杂，或者等参数线可能弯曲过头。这会使高亮显示不正确，且会妨碍曲面间的连续性。无:管理“重新构建”。乎工:使用指定的阶次重新构建曲面。高级:在所需的公差内创建尽可能光顺的曲面。【阶次】:指定多补片曲面的阶次。上一页下一页返回项目实施1.整体造型整体造型如图2-10所示。(1)选择菜单“文件”→“新建”，创建一个名字为“Mobile”的prt文件。(2)在工具栏中单击“草图”按钮，选择XY平面作为草图平面，也就是默认的情况进入草图绘制窗口。(3)调用“轮廓曲线”功能，在弹出的工具栏中选择“直线”功能，在草图平面的第2象限绘制起始直线，直线终点在XC轴上，如图2-11所示。(4)继续绘制直线，鼠标沿着水平方向移动，出现一条水平的虚线，在YC轴左侧单击确定水平直线的终点，如图2-12所示。上一页下一页返回项目实施(5)继续绘制一条竖直直线，将鼠标向上移动，绘制竖直直线如图2-13所示。(6)调用“自动标注”功能，标注三条直线的尺寸，如图2-14所示。(7)标注YC轴与第二条竖直直线之间的距离，单击尺寸文本框右侧的按钮，弹出如图2-15所示对话框，在“列出的表达式”下拉列表框中选择“全部”，对话框中列出了此前已经标注的尺寸。用鼠标在对话框的列表框中双击尺寸为65的项目，此时在“公式”文本框中出现了“p19”字样，在这个文本框中编辑公式为"p19/2"。单击“确定”按钮，完成该尺寸的设定，如图2-16所示。上一页下一页返回项目实施(8)调用“约束”功能，选择x轴和水平线，接着在弹出的工具栏中单击“共线”按钮。(9)调用“圆弧”功能，在弹出的工具栏中选择，确定圆弧的起始和终止角度，如图2-17所示。(lo)调用“约束”功能，选择YC轴和圆心，在弹出的工具栏中单击“点在直线上约束”按钮，将圆心约束在YC轴上。调用“自动标注”功能，标注圆弧的半径，以及圆心到XC轴的距离，尺寸如图2-18所示。(11)调用“圆弧”功能，选择“三点圆弧”，以第一条竖直直线的上端的和上面绘制的圆弧的左端点为圆弧的起点和终点，绘制圆弧如图2-19所示。按照同样的方法，绘制对称一侧的圆弧。标注两条圆弧的半径为270mm。上一页下一页返回项目实施(12)单击“完成草图”按钮，退出草图窗口返回主设计窗口。(13)调用“拉伸”功能，将上面建立的草图向上拉伸50mm，生成曲面，如图2-20所示。(14)调用“边倒圆角”功能，选择图2-21所示的两条边线倒半径为150mm的圆角。(15)调用“草图”功能，以YZ平面作为草图平面进入草图设计窗口。(16)调用“轮廓线”功能，以原点为起点，绘制一条水平线以及一条相切圆弧，如图2-22所示，并标注线条的尺寸，如图2-23所示。(17)单击“完成草图”按钮，退出草图窗口并返回到主设计窗口中。(18)调用“拉伸”功能，将上面的草图向两边各拉升80mm，如图2-24所示。上一页下一页返回项目实施(19)调用“草图”功能，以YZ平面作为草图平面进入草图设计窗口，将前面建立的两个曲面隐藏。(20)调用“圆弧”功能，使用类型绘制一条圆弧，并标注尺寸，如图2-25所示。(21)调用“圆弧”功能，使用类型以上面绘制的圆弧右端点为起点，与前面的圆弧相切作为约束条件，标注尺寸，圆弧如图2-26所示。(22)单击“完成草图”按钮，退出草图窗口返回到主设计窗口。(23)调用“平面”功能，建立ZX平面，如图2-27所示。(24)调用“直线”功能，以步骤(23)建立的平面与步骤(21)的草图的交点为起点，在ZC轴上建立直线长度为250mm，如图2-28所示。上一页下一页返回项目实施(25)调用“圆弧”功能，以直线的下端点为圆心，以直线与圆弧的交点为圆上一点，选择前面建立的平面为支撑平面，建立圆弧，如图2-29所示。(26)调用“扫掠曲面”功能，选择前面建立的草图作为引导线，选择步骤(25)建立的圆弧作为界面，建立扫描曲面，如图2-30所示。(27)调用“裁剪曲面”功能，对前面完成的三张曲面进行相互裁剪，结果如图2-31所示。(28)调用“缝合”功能，将裁剪后的三张曲面缝合起来。(29)调用“边倒圆”功能，在图2-32所示的两条棱线上倒半径为12mm的圆角。上一页下一页返回项目实施(30)调用“边倒圆”功能，在图2-33所示的两条棱线上倒半径为10mm的圆角。2.模型中间部分模型的中间部分如图2-34所示。1)打开第一部分完成的模型，并进入建模模块。将第2层设为工作层。2)单击“草图”按钮，选择YZ平面作为草图平面。(3)调用“点”功能，建立坐标为(91,18,0)和(0,22,0)的两个点，如图2-35所示。调用“约束”功能，选择上面建立的两个点，在弹出的工具栏中单击“固定”按钮。(4)调用“圆弧”功能，选择“三点圆弧”类型，首先选择前面建立的两个点，建立一段圆弧，并标注半径尺寸为290mm，如图2-36所示。上一页下一页返回项目实施(5)调用“直线”功能，在竖直轴左方绘制一条竖直直线，并调用“标注”功能，标注竖直直线与竖直轴之间的距离为17mm。将竖直直线转换为参考线，如图2-37所示。(6)调用“快速延伸”功能，将上面建立的圆弧延伸到竖直参考线，如图2-38所示。(7)调用“圆弧”功能，以上面绘制的圆弧的右边点为起点，建立一条圆弧与上面的圆弧相切，并标注半径为290mm，如图2-39所示。(8)调用“轮廓线”功能，绘制两条直线，并标注竖直直线的长度为18mm，水平线的长度为137mm，如图2-40所示。(9)调用“圆弧”功能，以上面绘制的水平线的右端点为起点，在半径文本框中输入圆弧的半径为290mm确定圆弧，如图2-41所示。上一页下一页返回项目实施(10)调用“圆弧”功能，圆弧的起点在第二条圆弧上方，终点在第三条圆弧下方，半径为60mm，确定圆弧的方位，标注第四条圆弧到竖直轴之间的距离为150mm，如图2-42所示。(11)调用“倒圆角”功能，在第二条圆弧和第四条圆弧之间倒半径为4mm的圆弧，同样，在第三条圆弧和第四条圆弧之间倒半径为4mm的圆弧，如图2-43所示。(12)单击“完成草图”按钮，退出草图窗口并返回到主设计窗口中。(13)调用“拉伸”功能，将上面的草图向两边各拉伸50min，如图2-44所示。上一页下一页返回项目实施(14)选择菜单“格式”→“复制至层”，选择第一部分完成的整体模型曲面，在“图层复制”对话框中选择第2层作为复制曲面的存放位置，如图2-45所示。(15)调用“裁剪体”功能，首先选择第2层中复制的整体模型，如图2-46所示。(16)调用“抽取几何体”功能，将裁剪后的侧面提取出来，并调用“缝合曲面”功将所有提取出来的曲面缝合起来。3.模型下壳手机造型的模型下壳如图2-47所示。上一页下一页返回项目实施(1)选择菜单“格式”→“层的设置”，按照第2部分步骤(1)的方法，将第3层设置为工作层。(2)选择菜单“格式”→“复制至层”，按照第2部分步骤(14)的方法，将整体模型复制到第3层中。(3)调用“平面”功能，在弹出的菜单中单击，在“距离”文本框中输入14，并单击“确定”按钮，建立一个平行于XY平面，间距为14min的平面，如图2-48所示。(4)调用“裁剪体”功能，选择整体模型作为裁剪目标，以步骤(3)建立的小平面作为裁剪边界，保留曲面的下半部分，如图2-49所示。(5)将第2部分的拉伸曲面显示出来。再次调用“裁剪体”功能，用拉伸曲面裁剪步骤(4)裁剪完成的曲面。结果如图2-50所示。上一页下一页返回项目实施(6)调用“抽取几何体”功能，将裁剪后的曲面的底面和侧面的所有曲面提取出来，并调用“缝合曲面”功能，将所有提取出来的曲面缝合起来。4.模型上壳完成后的乎机模型上壳如图2-51所示。(1)选择菜单“格式”→“层的设置”，将第4层设置为工作层。(2)选择菜单“格式”→“复制至层”，将整体模型复制到第4层中。(3)将图2-52所示的整体模型、拉伸曲面和分割平面显示出来。(4)调用“裁剪体”功能，选择整体模型作为裁剪目标，以小平面作为裁剪边界，单击按钮，如图2-53所示。上一页下一页返回项目实施(5)再次调用“裁剪体”功能，用拉伸曲面裁剪步骤(4)裁剪完成的曲面，结果如图2-54所示。(6)调用“抽取几何体”功能，将裁剪后的曲面的顶面和侧面的所有曲面提取出来，并调用“缝合曲面”功能，将所有提取出来的曲面缝合起来，如图2-55所示。(7)单击“草图”按钮，选择XY平面作为草图平面，进入草图绘制窗口。(8)调用“圆弧”功能，选择圆心半径方式，圆心在竖直轴上，绘制一段圆弧。调用“约束”功能，选择圆心和竖直轴，在弹出的工具栏中单击“点在曲线上”按钮，标注圆弧的尺寸，如图2-56所示。上一页下一页返回项目实施(9)单击“完成草图”按钮，退出草图窗口返回到主设计窗口中。(10)调用“投影”功能，选择步骤(9)完成的草图作为被投影曲线，选择步骤(6)完成的曲n作为拎影曲面，投影如图2-57所示。(11)调用“偏置曲面”功能，选择步骤(6)完成的曲面的顶面进行偏置操作，向下偏置2mm，如图2-58所示。(12)单击“草图”按钮，选择XY平面作为草图平面，进入草图绘制窗口。(13)调用“直线”功能，在水平轴上方绘制一条平行于水平轴的直线，并且调用标注功能，标注尺寸如图2-59所示。上一页下一页返回项目实施(14)单击“完成草图”按钮，退出草图窗口并返回到主设计窗口中。(15)调用“投影”功能，选择步骤(4)完成的草图作为被投影曲线，选择步骤(11)完成的偏置曲面作为投影曲面，投影如图2-60所示。(16)单击“草图”按钮，选择XY平面作为草图平面，进入草图绘制窗口。(17)调用“圆弧”功能，选择圆心半径方式，圆心在竖直轴上，绘制如图2-61所示的圆弧。(16)单击“完成草图”按钮，退出草图窗口并返回到主设计窗口中。(17)调用“投影”功能，选择步骤(18)完成的草图作为被投影曲线，选择步骤(11)完成的偏置曲面作为投影曲面，如图2-62所示。上一页下一页返回项目实施(20)调用“通过曲线曲面”功能，依次选择前面生成的三条投影曲线作为截面线。在“通过曲线组”对话框的“第一截面线串”和“最后截面线串”下拉列表框中选择“相切”，接着选择步骤(6)的曲面作为第一截面线串的相切曲面，选择步骤(11)完成的偏置曲面作为最后一个截面线串的相切曲面，完成曲面如图2-63所示。(21)调用“提取曲线”功能，将步骤(20)建立的曲面的四条边线提取出来。(22)调用“拉伸曲面”功能，选择上面的提取曲线进行拉伸，向上拉伸10min，如图2-64所示，注意需要拉伸成曲面。(23)调用“边倒圆角”功能，选择上面拉伸曲面远离原点的两条棱线，倒半径为5mm圆角，如图2-65所示。上一页下一页返回项目实施(24)调用“裁剪曲面”功能，用步骤(23)的倒圆角曲面和步骤(6)的曲面进行相互裁剪，以及使用倒圆曲面的下边界裁剪曲线曲面，结果如图2-66所示。(25)调用“边倒圆”功能，选择上边线，接着设置半径的控制点，生成可变半径圆角，如图2-67所示。(26)单击“草图”按钮，选择XY平面作为草图平面，进入草图绘制窗口。(27)调用“椭圆”功能，在对话框中设置长半轴为10min，短半轴为4min，建立椭圆，如图2-68所示。(25)调用“约束”功能，将圆心约束在竖直轴上。调用“标注”功能，标注椭圆中心到水平轴的距离为100mm，如图2-69所示。上一页下一页返回项目实施(29)调用“椭圆”功能，椭圆中心在竖直轴的右侧，长半轴为12mm，短半轴为4mm，在“旋转角度”中输入“45"，建立的椭圆如图2-70所示。(30)调用“椭圆”功能，椭圆中心在竖直轴的左侧，长半轴为10,mm，短半轴为5mm，在“选择角度”中输入“-30"，建立的椭圆如图2-71所示。(31)单击“完成草图”按钮，退出草图窗口并返回到主设计窗口中。(32)调用“拉伸曲面”功能，将步骤}2i)的草图向上拉伸50mm，如图2-72所示。上一页下一页返回项目实施(33)调用“裁剪曲面”功能，以上面的拉伸曲面裁剪上壳模型，结果如图2-73所示。(34)单击“草图”按钮，选择XY平面作为草图平面，进入草图绘制窗口。(35)调用“矩形”功能，并调用“标注”功能，标注矩形的位置和尺寸如图2-74所示。(36)调用“倒圆角”功能，矩形的4个角分别倒半径为2tntn的圆角，如图2-75所示。(37)单击“完成草图”按钮，退出草图窗口并返回到主设计窗口中。(38)调用“拉伸曲面”功能，将步骤(37)的草图向上拉伸50min，如图2-76所示。上一页下一页返回项目实施(39)按住Ctrl+T组合键，选择步骤(38)的拉伸曲面，在弹出的“变化”对话框中单击“矩形阵列”按钮，在拉伸曲面的下边线上选择一点作为阵列的原点，在“变换”对话框中设置参数如图2-77所示，单击“确定”按钮，在对话框中单击“复制”按钮，阵列结果如图2-78所示。(40)调用“裁剪曲面”功能，以上面的阵列曲面裁剪上壳模型，结果如图2-79所示。至此，就完成了手机模型上壳的造型。整个手机造型如图2-80所示。上一页返回项目测试通过实际测量，综合应用曲面知识构造图形，完成的类型实体如图2-81所示。返回图2-1手机造型模型返回图2-2“扫掠”对话框返回图2-3“修剪的片体”对话框返回图2-4“抽取曲线”对话框返回图2-5“通过曲线组”对话框返回图2-6“连续性”选项组返回图2-7“对齐”选项组返回图2-8“输出曲面选项”对话框返回图2-9“通过曲线网格”对话框返回图2-10整体造型返回图2-11绘制平行于YC铀的直线返回图2-12绘制平行于XC铀的直线返回图2-13绘制平行于YC铀的直线返回图2-14自动标注尺寸返回图2-15“表达式”对话框返回图2-16更改尺寸数据返回图2-17绘制圆弧返回图2-18绘制R100圆弧返回图2-19绘制R270圆弧返回